JP3076812B2 - 精密濾過用金属フィルターの製造方法 - Google Patents

精密濾過用金属フィルターの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、精密濾過用金属フィル
ターの製造方法に関するものであり、その目的は、製造
効率が著しく向上した新規な上記製造方法を提供するこ
とにある。本発明により製造される金属フィルターは、
特に揮発性不純物が少なく、高温熱気を含む気体を精製
するために好ましく用いられ、例えば半導体製造プロセ
スやバイオテクノロジー・プロセスあるいは光ファイバ
ー製造プロセス等の現場(クリーン・ルーム等)に必要
な清浄度(気体中の塵埃の存在量の少なさ)や異種気体
の混入に係る純度(異種気体の混入量の少なさ)の高
い、例えば窒素、酸素、水素、アルゴン、ヘリウム等の
キャリアガスやモノシラン、アルシン等の腐食性ガスの
精密濾過に用いられる。
【0002】
【従来の技術】金属フィルターは、金属製の外郭ハウジ
ング内に金属製フィルターエレメントを配設したもので
あり、従来、各種流体を濾過、精製するため、例えば化
合繊工業の原料製造工程をはじめ後続の各種工程に至る
過程の潤滑油や燃料油を使用する油圧機器関係において
広範に使用されていた。流体の濾過に金属フィルターを
使用すると、その流体が高温・高圧であっても常に安定
して所定の濾過が為されるという特長がある。そして上
述の分野に使用されている金属フィルターは、一般には
その濾過孔径が3〜100μmであり、通常そのシール
は、ネジ嵌合やO−リング等でなされていた。また濾過
孔径が3μm〜0.1μmというより精度の高い“精密
濾過”の濾材の場合でも、シール機構は、前記の場合と
同様な構成であり、しかもハウジング内に配設したエレ
メントを交換できる構成としたものであった。
【0003】また図5に示されているように、金属フィ
ルターにおいてハウジングキャップ11bの内管に金属
フィルターエレメント12を溶接(15)し、ついでハ
ウジングキャップ11bの外管にハウジングボディ11
aを溶接(16)してハウジングを構成させたものがあ
った。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述したネジ嵌合やO
−リング等によるシール機構では、濾過孔径が3μm以
下という“精密濾過”の場合、しばしばシール機構自体
に起因する流体漏れ(リーク)の恐れや、また厳しい使
用条件の下でシール材の膨潤や変形に起因するリーク発
生の恐れがあった。また、フィルターエレメントの配設
のため、例えばハウジングをハウジングボディとハウジ
ングキャップに2分割し、その両者とフィルターエレメ
ントとを同時に溶接する方法も考えられるが、外観上こ
れら3者を溶接できたとしても、その溶接中には、フィ
ルターエレメントの開孔により溶接部分に多数の気泡が
発生し、それによる間隙形成の危険があり、この危険を
避けるために数回重ねてあるいは溶接条件を上げて溶接
すると手間がかかり、また、“内面焼け”を起こすとい
う危険があった。また、図5に示された態様のもので
は、フィルターエレメント12とハウジング11との溶
接シールを容易にした形態である、内部に形成される図
中Dの位置にデッドスペース(流通する流体が滞留して
しまう部分:滞留部)Dが形成されてしまうという問題
があった。即ち金属フィルターの内部にこのような滞留
部Dが存在すると、適用する流体(の種類)を代える場
合、滞留部Dに滞留し残存する元の流体を新規に流入す
る流体で置換させることがきわめて困難であり、そのた
め特に各種の気体を共用する配管系においては、常に異
種流体の混入を避けることができなかった。半導体製造
プロセスにおいては、LSIから超LSIへと集積度の
高度化が急激に進んでいるが、適用される気体の清浄度
や純度がきわめて高いことが要求され、上記のごとき異
種流体が混入した流体が流れる初期においてはしばしば
欠陥製品を生み、製品の歩溜りの低下を招く等の問題が
あった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述した
従来技術における問題点(課題)を解決すべく鋭意研究
を重ねた結果、いかなる流体の場合でも、またいかなる
使用条件においても金属フィルターエレメントのシール
性を保持することができ、しかもハウジング内部に形成
されがちな滞留部をなくし、内部における流体の置換性
を向上させ、かつ製造効率を著しく向上させた新規な金
属フィルターの製造方法を発明するに至ったものであ
る。即ち本発明は、流体の流路を形成する外郭ハウジン
グの内部に金属フィルターエレメントを配設することか
らなる精密濾過用金属フィルターの製造方法において、
該金属フィルターエレメント外周の開孔部をあらかじめ
溶接して封止した後、該封止部分を該ハウジングと溶接
することにより該ハウジングの内部に該金属フィルター
エレメントを配設することを特徴とする上記金属フィル
ターの製造方法であり、特に好ましくは上記ハウジング
を分割した形態とし、分割した該ハウジングの両分割面
間に該封止部分を挾持あるいは当接し、該分割面と該封
止部分を同時に溶接することにより該ハウジングの内部
に該金属フィルターエレメントを配設する金属フィルタ
ーの製造方法である。
【0006】以下、本発明を詳細に説明する。まず、本
発明における金属フィルターについて説明すると、金属
フィルターは基本的にはその外郭をなすハウジングとそ
の内部に配設された金属製のフィルターエレメントから
なる。ハウジングは、金属フィルターが濾過のため適用
される流体の流路を形成し、かつその流路を完全に横断
して配設される金属フィルターの設置部材をなす。ハウ
ジングの形態は、配設する金属フィルターエレメントの
形状により様々な形態であり得る。通常は円筒状の管体
をなし、その中央の金属フィルターエレメントを配設し
た部分は、エレメントのサイズに対応してその両端部分
より径が大に(太く)されている。そしてハウジングの
内部に金属フィルターエレメントを配設する作業のた
め、ハウジングは、一般には複数個に分割した部分から
構成され、各個は、金属フィルターエレメントの配設と
共にあるいは配設後に溶接されてハウジングを形成す
る。ハウジングの素材は、金属であり、適用される流体
によって腐食、変質するものであってはならず、例えば
ステンレス鋼“SUS304”や“SUS316”“S
US316−L”等は、耐腐食性が大きく、多くの種類
の流体に適用し得るので、最も好ましい素材である。
【0007】上記のハウジングに配設される金属フィル
ターエレメントは、所定の孔径、即ち精密濾過では0.
01〜5μm程度の孔径を有する金属、特に好ましくは
ステンレス鋼の、例えば膜状体、繊維加工体、あるいは
粉末焼結体等のごとき多数の開孔を有する多孔質体であ
る。それぞれの製法は公知であり、ここでは詳細な説明
を省略する。エレメントの形状には特に限定はないが、
例えば平盤(板)状、皿状、椀状、球面状、袋状、円錐
状等各種の形状をなし、その(開孔部の)外周は、円
形、四角形、多角形等、種々の形状であり得る。この外
周部分は、金属フィルターエレメントの基体をなし、後
述するようにこの基体をもってハウジングの内部に溶接
により気密に接合・配設される。ここで気密とは、接合
部分は完全に密閉して溶接、接合されることである。即
ち、金属フィルターエレメント自体は、多数の開孔を有
し、当然気密になり得ないが、金属フィルター内を流通
する流体は、フィルターエレメントの開孔のみを通過
し、接合部分を全く通過しないということである。また
金属フィルターには、温度100〜250℃程度に加熱
処理が施されることがあり、この程度の耐熱性を有する
ことが必要である。この金属フィルターエレメントは、
前記ハウジング内に1個もしくは複数個設けられる。
【0008】上述したように、金属フィルターエレメン
トは、一般にはその全体が膜状体、繊維加工体あるいは
粉末焼結体等のごとき各種の多孔質体であり、その基体
である外周部分も同様である。従って多孔質体である外
周部分をハウジングの内壁に溶接させる際、外周部分全
体の溶接を常に完全に行うことが甚だ困難であり、時と
して溶接に間隙が生じ、その間隙から濾過すべき流体が
漏洩してしまうことがある。本発明は、正にこの点を改
良するものである。即ち金属フィルターエレメント外周
(外周部分)の開孔をあらかじめ溶接、封止した後、該
封止部分を該ハウジングの内部に溶接し、あるいは後述
の図3に示されている実施例におけるごとく、この外周
部分にハウジングに溶接可能な薄板状の被覆材料を当て
がい、これを溶接してエレメント外周部分の開孔を封止
しておき、次いでこのフィルターエレメントをハウジン
グ内壁に当接しあるいは分割されたハウジング部材で挾
持し、これを同時に一体に溶接し、その状態で該分割面
と該封止部分を同時に溶接することにより該封止部分を
該ハウジングの内部に配設する。本発明の方法において
実施される溶接方法としては、例えば非溶極式ティグ溶
接、レーザー溶接、電子ビーム溶接、マイクロプラズマ
溶接等があり、特に好ましくはティグ溶接やレーザー溶
接が実施される。上記の溶接加工により溶接した部分を
弗酸、硝酸、塩酸等の無機酸により処理すると、溶接ヤ
ケを除去することができ、また不働態皮膜を形成させる
ことができる。
【0009】
【作用】本発明においては、金属フィルターエレメント
をハウジング内に配設する際にあらかじめ金属フィルタ
ーエレメントの外周部分を(所望によりプレス加工した
後、)直接溶接し、あるいはこの外周部分にハウジング
に溶接可能な材料を当てがい、これを溶接してエレメン
ト外周部分の開孔を封止しておき、次いでこのフィルタ
ーエレメントをハウジング内壁に当接しあるいは分割さ
れたハウジング部材で挾持し、これを同時に一体に溶接
するので、金属フィルターエレメントはハウジングに確
実に溶接され、また外周部分における開孔を完全に封止
でき、さらにこのような本発明によって製造されるフィ
ルターには、デッドスペースは形成されない。
【0010】
【実施例】次に本発明を図面に示した実施例に基づいて
さらに詳細にかつ具体的に説明する。図1は、本発明に
よって製造された金属フィルターの実施態様例であり、
円錐袋状フィルターエレメントの配設例を示す縦断面図
である。図において、ハウジング1は、ハウジングボデ
ィ1a及びハウジングキャップ1bからなり、その内部
には、円錐状側面と球面状頭部からなる、いわば円錐袋
状のフィルターエレメント2が配設されている。エレメ
ント2の開口部をなす外周部分3は外方に拡がるように
平坦にプレスされた後、溶接処理され、その結果、溶接
部分においてはエレメント素材の特徴であった開孔が封
止され、微細な開孔や微小な間隙は全くない。この外周
部分3をハウジングボディ1aとハウジングキャップ1
bの間に挾持し、3者を同時に溶接する(a)。この方
法によると、得られる金属フィルターの溶接部分は、完
全に溶接し、しかもこの金属フィルターの形態を前述し
たデッドスペースのない形態にすることができる。
【0011】図2は、本発明によって製造された金属フ
ィルターの他の実施態様例の縦断面図である。図におい
て、ハウジング1は、前例と同様にハウジングボディ1
a及びハウジングキャップ1bからなり、その内部に
は、円盤状の金属フィルターエレメント2が配設され
る。エレメント2の外周部分3は、平坦にプレス、溶接
処理されている。前例の場合と同様に、エレメント2の
外周部分3をハウジングボディ1aとハウジングキャッ
プ1bとで挾持し、3者を同時に溶接する(b)。
【0012】図3は、本発明による金属フィルターエレ
メントのハウジング内への溶接の仕方の例を示す当該溶
接部分の縦断面図である。本例において、まず前2例の
場合のごとく、フィルターエレメント2の外周部分3を
プレス加工する。次いでこのプレス加工された部分に該
部分3を覆うように環状の封止部材4を圧着し、この封
止部材4の内輪端部分とプレス加工された部分とを表裏
溶接(5)し、この溶接部材をハウジングボディ1aと
ハウジングキャップ1bとで挾持し、外方の微小な間隙
6から加熱して3者を同時に溶接する。
【0013】図4は、本発明による金属フィルターエレ
メントのハウジング内への溶接の仕方の他の例を示す当
該溶接部分の縦断面図である。本例において、まず前3
例の場合のごとく、フィルターエレメント2の外周部分
3をプレス加工する。他方、ハウジングボディ1aとハ
ウジングキャップ1bとは、外周部分3を嵌合し得るよ
うに成形されている。図示されているように、フィルタ
ーエレメント2の外周3をハウジングボディ1aとハウ
ジングキャップ1bとの成形部分に当接・嵌合し、外方
の微小な間隙6から加熱して3者を同時に溶接する。
【0014】
【発明の効果】本発明の方法によれば、金属フィルター
におけるフィルターエレメントとハウジングとの溶接が
確実になされて製造効率を著しく向上させることがで
き、かつ溶接部分における気孔や間隙の発生を確実にな
くすことができるので、金属フィルターは、デッドスペ
ースのない構造とすることができ、かつまた種々の流体
を適用する場合、流体を代えるごとに金属フィルター内
に供給される新たな流体により元の流体を完全に除去す
ること(流体の置換)が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による金属フィルターにおける円錐袋状
フィルターエレメントの配設例を示す当該金属フィルタ
ーの縦断面図である。
【図2】本発明による金属フィルターにおける平板状フ
ィルターエレメントの配設例を示す当該金属フィルター
の縦断面図である。
【図3】本発明におけるフィルターエレメントの溶接の
仕方の一例を示す溶接部分の一部拡大断面図である。
【図4】本発明におけるフィルターエレメントの溶接の
仕方の他の例を示す溶接部分の一部拡大断面図である。
【図5】従来の金属フィルターにおけるフィルターエレ
メントの溶接の仕方の例を示す金属フィルターの縦断面
図である。
【符号の説明】
1 ハウジング 1a ハウジングキャップ 1b ハウジングボディ 2 フィルターエレメント 3 外周部分 4 封止部材 5 溶接部分 6 溶接部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 門前 孝志 山梨県北巨摩郡長坂町長坂上条2040番地 株式会社北沢バルブ 長坂工場内 (56)参考文献 特開 平3−18483(JP,A) 特開 昭61−214363(JP,A) 特開 平2−139858(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 39/20 B01D 46/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ハウジングボデーとハウジングキャップ
    とに分割した外郭ハウジングの内部に、金属フィルター
    エレメントを配設する精密濾過用金属フィルターの製造
    方法において、該金属フィルターエレメント外周部分を
    あらかじめ溶接して封止した後、該封止部分を分割した
    該ハウジングの両分割面間に挟持あるいは当接し、該分
    割面と該封止部分を同時に、かつ一体に溶接することに
    より、該ハウジングの内部に該金属フィルターエレメン
    トを滞留部がない状態で配設するようにしたことを特徴
    とする上記金属フィルターの製造方法。
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